SOS physique-chimie

Bonjour, j'ai un exercice qui me pose quelques difficultés. Pouvez-vous m'aider ?

Titrage d'une solution d'eau oxygénée

On désire doser par titrage une solution de peroxyde d'hydrogène (ou eau oxygénée). On dispose pour cela d'un bécher contenant un volume V1 = 10,0 mL d'eau oxygénée incolore de concentration C1 inconnue, d'une burette graduée, d'une solution violette de permanganate de potassium (K+(aq) + MnO4- (aq)), de concentration molaire C2 = 2,00 x 10^-2 mol/L, et d'une solution d'acide sulfurique concentrée.

1. Quel est le but de ce titrage ? Quelle est la solution titrante dans ce cas ?
Pour le but je ne vois pas comment répondre et la solution titrante est l'eau oxygénée ?

2. L'équation de la réaction de titrage s'écrit :
2MnO4-(aq) + 5H2O2(aq) + 6H+(aq) --> 2Mn2+(aq) + 5O2(g) + 8H2O(l).
a. Retrouver cette équation à partir des demi-équations correspondant aux couples oxydant/réducteur O2(g)/H2O2(aq) et MnO4(aq)/Mn2+(aq).
O2(g) + 2H+(aq) + 2e- = H2O2(aq)
MnO4(aq) + 4H+(aq) + 2e- = Mn2+(aq) + 2H2O(l)
-------------------------------------------------------------------------------
MnO4(aq) + 4H+(aq) + 2e- + H2O2(aq) --> O2(g) + 2H+(aq) + 2e- + Mn2+(aq) + 2H2O(l)
MnO4(aq) + 4H+(aq) + H2O2(aq) --> O2(g) + 2H+(aq) + Mn2+(aq) + 2H2O(l)
Mais je ne retrouve pas la bonne équation...

b. Dans ce titrage, l'eau oxygénée joue-t-elle le rôle d'un oxydant ou celui d'un réducteur ? Pourquoi a-t-on besoin d'une solution d'acide sulfurique pour réaliser ce titrage ?
L'eau oxygénée est ici oxydant puis que H2O2(aq) est réduit.

3. L'obtention d'une coloration rose persistante, dans le milieu réactionnel, indique la fin du titrage. Comment appelle-t-on cet état du système ? Justifier la réponse.
Il s'agit de l'équivalence, il n'y a plus de réactif. Ils sont introduits dans les proportions de l'équation bilan.

4. Pour obtenir une coloration rose persistante, il faut verser un volume VE = 12,4 mL de solution de permanganate de potassium.
a. Etablir, en la justifiant la relation 2.C1V1 = 5C2VE.
Alors ça on l'a vu ce matin et je n'ai pas tout compris...
b. En déduire la valeur de la concentration molaire C1 de l'eau oxygénée.
Pareil.

Merci de votre aide.

Victor

Bonsoir Victor,
1. La solution titrante est la solution dont on connaît la concentration. Le but d'un dosage est de déterminer la concentration de la solution de concentration inconnue.
2. a. Vous avez fait une erreur dans l'écriture de l'ion permanganate : il a pour formule MnO4-: vous avez oublié la charge et votre équation est donc "introuvable"...
b. Je ne suis pas d'accord....pour le rôle de H2O2. La nécessité d'un milieu acide se voit à la lecture de l'équation bilan.
3. Je suis d'accord.
4.Je veux bien vous expliquer mais il faudrait avoir comment on vous l'a présenté. Peut-être avez-vous construit un tableau d'avancement ? C'est peut-être le plus facile.
5. Cette relation vous permet de déterminer la concentration cherchée; repérez les valeurs que vous connaissez et vous verrez alors ce que vous pouvez calculer.
Bon courage

On désire doser par titrage une solution de peroxyde d'hydrogène (ou eau oxygénée). On dispose pour cela d'un bécher contenant un volume V1 = 10,0 mL d'eau oxygénée incolore de concentration C1 inconnue, d'une burette graduée, d'une solution violette de permanganate de potassium (K+(aq) + MnO4- (aq)), de concentration molaire C2 = 2,00 x 10^-2 mol/L, et d'une solution d'acide sulfurique concentrée.

1. Quel est le but de ce titrage ? Quelle est la solution titrante dans ce cas ?
Le but est de doser par titrage une solution de peroxyde d'hydrogène donc déterminer sa concentration.
La solution titrante c'est celle dont on connait déjà la concentration donc le permanganate de potassium.

2. L'équation de la réaction de titrage s'écrit :
2MnO4-(aq) + 5H2O2(aq) + 6H+(aq) --> 2Mn2+(aq) + 5O2(g) + 8H2O(l).
a. Retrouver cette équation à partir des demi-équations correspondant aux couples oxydant/réducteur O2(g)/H2O2(aq) et MnO4(aq)/Mn2+(aq).
O2(g) + 2H+(aq) + 2e- = H2O2(aq) (x5)
MnO4-(aq) + 8H+(aq) + 5e- = Mn2+(aq) + 4H2O(l) (x2)
-------------------------------------------------------------------------------
2MnO4(aq) + 16H+(aq) + 10e- + 5H2O2(aq) --> 5O2(g) + 16H+(aq) + 10e- + 2Mn2+(aq) + 8H2O(l)
2MnO4(aq) + 5H2O2(aq) + 6H+(aq) --> 5O2(g) + 2Mn2+(aq) + 8H2O(l)

b. Dans ce titrage, l'eau oxygénée joue-t-elle le rôle d'un oxydant ou celui d'un réducteur ? Pourquoi a-t-on besoin d'une solution d'acide sulfurique pour réaliser ce titrage ?
L'eau oxygénée est un réducteur
Il faut des H+ pour que le MnO4- puisse se réduire.

3. L'obtention d'une coloration rose persistante, dans le milieu réactionnel, indique la fin du titrage. Comment appelle-t-on cet état du système ? Justifier la réponse.
Il s'agit de l'équivalence, il n'y a plus de réactif. Ils sont introduits dans les proportions de l'équation bilan.

4. Pour obtenir une coloration rose persistante, il faut verser un volume VE = 12,4 mL de solution de permanganate de potassium.
a. Etablir, en la justifiant la relation 2.C1V1 = 5C2VE.
D'après l'équation bilan: pour 2 moles de MnO4- il faut 5 moles de H2O2. => 5n1=2n2
nombres de moles de MnO4-: n2=C2V2
nombre de moles de H2O2: n2=C1V1
donc 5C1V1 = 2C2V2
b. En déduire la valeur de la concentration molaire C1 de l'eau oxygénée.
5C1V1 = 2C2VE
5C1 = 2C2VE/V1 = 2(2,00 x 10^-2 x 12,4 x 10^-3) / 10,0 x 10^-3 = 4,96 x 10^-2 mol/L.
C1 = 4,96 x 10^-2 / 5 = 9,92 x 10^-3 mol/L.

Merci de votre aide.

Victor

Vous avez bien progressé !
Il y a une erreur, classique, dans votre raisonnement de la question 4a:

D'après l'équation bilan: pour 2 moles de MnO4- il faut 5 moles de H2O2. => 5n1=2n2

votre implication est fausse.
par contre, si vous écrivez votre "recette":
2 moles de MnO4- pour 5 moles de H2O2
n2 moles de MnO4- pour n1 moles de H2O2
vous allez corriger votre faute en faisant le "produit en croix".
4b. Votre relation étant fausse, le résultat l'est aussi.

Vous avez presque fini, c'est bien !

Je suis un petit peu perdu pour la fin... je n'arrive pas à appliquer la formule donnée.
La justification de la formule est fausse ?
Mais je ne vois pas comment faire.

Merci.

Victor

La relation 2n(MnO4-)=5(nH2O2) est fausse, c'est l'inverse soit 5n(MnO4-)=2n(H2O2) ce qui conduit à 5C2V2=2C1V1 (vous pouvez retenter le produit en croix).
Votre calcul final est juste à corriger.
Une dernière remarque : je comprends votre impatience, mais recevoir vos messages en plusieurs exemplaires ne fait que nous retarder dans notre travail. Merci de votre compréhension.

Excusez-moi pour les multiples envois mais je croyais que vous ne receviez pas mes messages ou alors que vous ne les acceptiez pas parce que j'avais pas respecté une règle ou autre...

SoS(17) a écrit :soit 5n(MnO4-)=2n(H2O2) ce qui conduit à 5C2V2=2C1V1

5C2V2 = 2C1V1
2C1 = C2VE/V1 = (2,00 x 10^-2 x 12,4 x 10^-3) / 10,0 x 10^-3 = 2,48 x 10^-2 mol/L.
C1 = 2,48 x 10^-2 / 2 = 1,24 x 10^-2 mol/L.

Merci beaucoup de votre aide. Est-ce bon ?

Victor

Bonjour Victor,
Oui, votre calcul est juste.
J'espère que vous avez compris comment on arrive à l'égalité entre les quantités de matière à l'équivalence.